應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)。該飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)包括：將高溫煤氣熱量轉化為飽和蒸汽的煤氣余熱鍋爐，其煙氣側與高溫煤氣相連；以及使用飽和蒸汽進行發(fā)電的蒸汽輪機發(fā)電機組，其包括N個級聯(lián)的蒸汽輪機，其中2≤N≤5。本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)不僅可更加有效的消納高溫煤氣冷卻過程中產生的高壓飽和蒸汽，而且可為氣化島的其他單元提供所需的相應等級的中、低壓蒸汽。此外，本發(fā)電系統(tǒng)還可對氣化島中低溫煤氣的余熱進行有效的回收利用，可提高系統(tǒng)的綜合能量利用率。
【專利說明】應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)電及化工領域，尤其涉及一種應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近幾年來，國家為了發(fā)展清潔的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電產業(yè)，同時振興我國的重型燃氣輪機制造業(yè)，引進并建設了 50多臺天然氣聯(lián)合循環(huán)機組。而我國天然氣含量較低，天然氣的供應量、價格等都存在著較大的不確定性，現(xiàn)有的聯(lián)合循環(huán)機組存在著停機的可能性。在已有聯(lián)合循環(huán)機組的基礎上，將其改造為以煤為原料的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IntegratedGasification Combined Cycle, IGCC)電站，既符合我們的能源結構，也為聯(lián)合循環(huán)機組的利用提供了一種途徑，同時也是解決IGCC和聯(lián)產技術早期投資較大問題的途徑之一。東莞已經開展了聯(lián)合循環(huán)電站的改造工程，目前在建的120MW級IGCC電站，即是在原有的6B機組上進行改造。
[0003]新建IGCC由氣化島和動力島共同組成，兩者之間存在著復雜的物質、能量的耦合和集成。首先，為了利用高溫煤氣冷卻中的熱量，一般采用煤氣余熱鍋爐進行冷卻。新建IGCC中，煤氣余熱鍋爐與動力島中聯(lián)合循環(huán)底循環(huán)進行汽水集成，產生高壓飽和蒸汽送往底循環(huán)。其次，氣化爐、煤氣凈化等過程中需要消耗的中低壓蒸汽通常自聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐底循環(huán)抽取。此外，中低溫煤氣冷卻中的熱量回收也往往需與聯(lián)合循環(huán)底循環(huán)進行集成。天然氣聯(lián)合循環(huán)包含了 IGCC動力島中所有的單元，一般自成一個封閉的系統(tǒng)，與外界無物質能量交換。將天然氣聯(lián)合循環(huán)改造為IGCC時，在前面所述及的氣化島與動力島之間復雜的汽水集成的前提下，如何保持氣化島獨立，是改造IGCC面臨的重要問題。實際上，煤制化學品，如煤制甲醇、二甲醚、乙二醇、天然氣、烯烴等煤化工行業(yè)，氣化島也是獨立存在的，同樣面臨以上的問題。
[0004]目前國內在建東莞IGCC改造項目，其獨立氣化島中煤氣余熱鍋爐給水由廠區(qū)額外配置的燃煤鍋爐供給。其所產蒸汽為約38.5bar的中壓蒸汽，主要用于滿足氣化島其他部分的工藝蒸汽需求。多余的中壓蒸汽配置了中壓蒸汽輪機用于發(fā)電。在此IGCC改造項目中，中低溫煤氣冷卻過程的熱量直接被循環(huán)冷卻水帶走。
[0005]在采用煤氣余熱鍋爐冷卻高溫煤氣的化工廠中，通常煤氣余熱鍋爐給水也是來自于廠區(qū)額外配置的燃煤鍋爐的給水。在這些化工廠中，一部分工廠采用煤氣余熱鍋爐產生中壓工藝蒸汽，滿足其他單元的蒸汽需求。另一部分工廠則主要是用于產生高壓過熱蒸汽用于發(fā)電，以為廠區(qū)提供一部分的電力。在這種工藝流程中，煤氣余熱鍋爐除了包括輻射換熱器及對流換熱器外，還需設置過熱面。煤氣余熱鍋爐的給水首先經輻射和對流換熱器加熱后成為高壓飽和蒸汽，再經過熱面過熱為高壓過熱蒸汽，而后進入汽輪機發(fā)電機組進行發(fā)電。另外，由于煤化工廠氣化島與IGCC氣化島相比，還包含煤氣的變化、脫碳、合成等單元，煤氣冷卻過程中所釋放的中低溫余熱也更多。然而，目前的煤化工廠中，這些中低溫余熱少數用于產生低壓工藝蒸汽，絕大多數直接通過循環(huán)冷卻水帶走。[0006]通過以上對現(xiàn)有IGCC改造工程及煤化工廠中獨立島煤氣冷卻、中低溫煤氣利用工藝及方法的分析可以看出，雖然部分煤氣冷卻工藝中已注意到煤氣余熱的利用，但目前的工藝還存在以下的缺陷:
[0007]I)在采用煤氣余熱鍋爐對高溫煤氣進行冷卻時，多以滿足氣化島其他單元的工藝蒸汽需求為目的，煤氣余熱鍋爐產生的蒸汽參數多為中壓蒸汽。從能量梯級利用的角度，產生中壓蒸汽并未對高溫煤氣中所產生的高品位熱量進行有效的利用，從而系統(tǒng)的綜合能量效率較低。以東莞IGCC改造工程為例，其系統(tǒng)供電效率僅為30%左右。在采用煤氣余熱鍋爐產生高壓過熱蒸汽以用于發(fā)電時，高壓蒸汽進一步過熱需要在煤氣余熱鍋爐中設置過熱面。由于粗煤氣中含有灰渣等固體雜質，煤氣余熱鍋爐工作條件惡劣，設計過熱面會大大增加設備的安全隱患。在過熱面內傳熱屬于氣體與氣體之間的換熱，傳熱系數小，過熱面需要的面積會大大增加。煤氣余熱鍋爐的材料較為昂貴，從而大大增加了煤氣余熱鍋爐的造價。
[0008]2)煤氣余熱鍋爐給水通常由廠區(qū)額外配置的燃煤鍋爐提供。一方面，通過燃煤鍋爐產生熱水的方式，煤炭的能量利用率較低；另一方面，燃煤鍋爐與氣化島之間需要額外的管路連接。
[0009]3)氣化島中的中低溫熱量直接由循環(huán)冷卻水帶走的方式造成了這些能量的浪費，降低了系統(tǒng)的綜合能量利用率。
[0010]綜上，無論是天然氣聯(lián)合循環(huán)電站改造為IGCC電站的新建氣化島，還是煤化工氣化島，獨立氣化島產生的蒸汽如何合理高效地消納和供給，煤氣冷卻過程中的熱量如何得到更有效的利用都是亟待解決的重要問題。
實用新型內容
[0011](一)要解決的技術問題
[0012]鑒于上述技術問題，本實用新型提供了一種應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，以更加有效的利用獨立氣化島產生的蒸汽。
[0013](二)技術方案
[0014]根據本實用新型的一個方面，提供了一種應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)。該飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)包括:將高溫煤氣熱量轉化為飽和蒸汽的煤氣余熱鍋爐100，其煙氣側與高溫煤氣相連；以及使用飽和蒸汽進行發(fā)電的蒸汽輪機發(fā)電機組200，其包括N個級聯(lián)的蒸汽輪機部分，其中2 SNS 5。
[0015]優(yōu)選地，本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中，蒸汽輪機發(fā)電機組200包括:第一蒸汽輪機部分、第二蒸汽輪機部分和第三蒸汽輪機部分。其中，第一蒸汽輪機部分，包括--第一汽缸211，其進汽口連接至煤氣余熱鍋爐100的蒸汽出口 ；第一汽水分離器212，其進汽口連接至第一汽缸211的排汽口 ；由至少一再熱器組成的再熱器組，其冷側入口與第一汽水分離器212的蒸汽出口相連接。第二蒸汽輪機部分，包括:第二汽缸221，其進汽口連接至第一蒸汽輪機部分的再熱器組的冷側出口相連接；第二汽水分離器222，其進汽口連接至第二汽缸221的排汽口 ；由至少一再熱器組成的再熱器組，其冷側入口與第二汽水分離器222的蒸汽出口相連接。第三蒸汽輪機部分，包括:第三汽缸231，其進汽口連接至第二蒸汽輪機部分的再熱器組的冷側出口。
[0016]優(yōu)選地，本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中，在連接煤氣余熱鍋爐100與第一汽缸211的管路上設置抽汽口 ；第一汽缸211的中部設置抽汽口 ；第一蒸汽輪機部分的再熱器組包括:第一再熱器213，其冷側入口與第一汽水分離器212的蒸汽出口相連接，其熱側入口與第一汽缸211中部的抽汽口相連接；以及第二再熱器214，其冷側入口與第一再熱器213的冷側出口相連接，其冷側出口與第二汽缸221的進汽口相連接，其熱側入口與連接煤氣余熱鍋爐100及第一汽缸211管路上設置的抽汽口相連接。
[0017]優(yōu)選地，本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中，流入第一汽缸211進汽口的蒸汽流量約占由煤氣余熱鍋爐100所產生總蒸汽流量的70% -95%。
[0018]優(yōu)選地，本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中，在連接第二再熱器214和第二汽缸221之間的管路上設置將部分蒸汽抽出并向外提供的抽汽口。
[0019]優(yōu)選地，本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中，第二蒸汽輪機部分中，再熱器組包括:第三再熱器223，其熱側入口與煤氣余熱鍋爐100與第一汽缸連接管路上的抽汽口相連接，其冷側入口與第二汽水分離器222的蒸汽出口相連接，其冷側出口與低壓汽缸231的進汽口相連接。
[0020]優(yōu)選地，本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)還包括:給水處理及加熱系統(tǒng)，該給水處理及加熱系統(tǒng)包括:冷凝器241，其入口連接至第三汽缸231的的排汽口 ；對冷凝水加壓的冷凝水泵242，其入口與冷凝器241的出口相連接；由至少一低壓給水加熱器組成的低壓給水加熱器組，其進水口連接于冷凝水泵242的出口 ；除氧器245，其進水管路包含至少3個進水口，該3個進水口分別與低壓給水加熱器組的出水口、第一汽水分離器212及第二汽水分離器213的水出口相連接，其進汽口與位于第二汽缸221和第二汽水分離器222之間管路上的抽汽口相連接；鍋爐給水泵248，其進口與除氧器245的出水口相連；由至少一高壓給水加熱器組成的高壓給水加熱器組，其進水口連接于鍋爐給水泵248的出口，其出水口連接于煤氣余熱鍋爐100的水側進口。
[0021]優(yōu)選地，本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中，低壓給水加熱器組包括:第一低壓給水加熱器243，為氣水換熱器，其熱源為中低溫煤氣冷卻過程中產生的熱量，其進水口連接于冷凝水泵242的出口 ；第二低壓給水加熱器244，其進水口連接于第一低壓給水加熱器243的出水口，其出水口連接至除氧器245的進水管路，其進汽口與位于第二汽缸221和第二汽水分離器222之間管路上的抽汽口相連接。
[0022]優(yōu)選地，本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中，高壓給水加熱器組包括:第一高壓給水加熱器246，其進水口連接于鍋爐給水泵248的出口，其進汽口連接于第一再熱器213的熱側出口 ；第二高壓給水加熱器247，其進水口連接于第一高壓給水加熱器246的出水口，其出水口連接于煤氣余熱鍋爐100的水側入口，其進汽口連接于第二再熱器214及第三再熱器223的熱側出口。
[0023]優(yōu)選地，本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中，第二蒸汽輪機部分中，第二汽缸221的中部設置將部分蒸汽抽出并向外提供的抽汽口。
[0024]優(yōu)選地，本實用新型飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中，第一汽缸為高壓汽缸；第二汽缸為中壓汽缸；第三汽缸為低壓汽缸。
[0025](三)有益效果
[0026]從上述技術方案可以看出，本實用新型應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)具有以下有益效果:[0027](I)在匹配獨立氣化島煤氣冷卻過程中所產生的高壓飽和蒸汽特點的情況下，通過設置飽和蒸汽輪機發(fā)電機組，將高壓蒸汽消納并利用，有效利用了高溫煤氣的高品位余熱，提高了能量利用效率，且避免了在煤氣余熱鍋爐中設置過熱面，可提高系統(tǒng)的經濟性和安全性；
[0028](2)煤氣余熱鍋爐的給水可直接由本實用新型提出的發(fā)電系統(tǒng)中的汽水循環(huán)過程提供，無需額外設置單獨燃煤鍋爐為煤氣余熱鍋爐供給熱水。
[0029](3)本實用新型提出的發(fā)電系統(tǒng)，可為獨立氣化島其他單元，如煤氣變換、煤氣凈化、煤氣濕化等過程供給相應品位的蒸汽或熱水，并可有效利用獨立氣化島的中低溫煤氣的余熱，進一步提高了系統(tǒng)的綜合能量利用率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型實施例應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)的結構示意圖；
[0031]圖2為應用圖1所示實施例蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)改造電站流程示意圖。
[0032]【主要元件】
[0033]100-煤氣余熱鍋爐
[0034]200-飽和蒸汽輪機發(fā)電機組
[0035]211-高壓汽缸；212-第一汽水分離器；
[0036]213-第一再熱器；`214-第二再熱器；
[0037]221-中壓汽缸；222-第二汽水分離器；
[0038]223-第三再熱器；231-低壓汽缸；
[0039]241-冷凝器；242-冷凝水泵；
[0040]243-第一低壓給水加熱器；244-第二低壓給水加熱器；
[0041]245-除氧器；246-第一高壓給水加熱器；
[0042]247-第二高壓給水加熱器；248-鍋爐給水泵。
【具體實施方式】
[0043]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬【技術領域】中普通技術人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數的示范，但應了解，參數無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應的值。實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本實用新型的保護范圍。
[0044]本實用新型利用獨立氣化島蒸汽消耗及產生、熱量利用的特點，提出一種飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其以煤氣余熱鍋爐產生的高壓飽和蒸汽為工質，將飽和蒸汽的熱能轉化為飽和蒸汽輪機的機械能，再通過發(fā)電機轉化為電能，期間可抽取部分工質供給氣化島不同單元的工藝蒸汽消耗。工質循環(huán)加熱過程中所需要的熱量可由氣化島煤氣冷卻提供。
[0045]在本實用新型的一個示例性實施例中，提供了一種應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)。圖1為本實用新型實施例應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)的結構示意圖。請參照圖1，本實施例應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)包括:將高溫煤氣熱量轉化為飽和蒸汽的煤氣余熱鍋爐100，其煙氣側與氣化爐出口高溫煤氣相連；以及使用飽和蒸汽進行發(fā)電的飽和蒸汽輪機發(fā)電機組200，包括若干個級聯(lián)的飽和蒸汽輪機發(fā)電機。
[0046]以下分別對本實施例飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)的各個組成部分進行詳細說明。
[0047]飽和蒸汽輪機發(fā)電機組汽水循環(huán)系統(tǒng)流程及參數設計中，采用的設計準則是汽輪機出口干度大于88%，冷凝換熱的節(jié)點溫差大于10°C。鑒于煤氣余熱鍋爐產生的飽和蒸汽具有高壓的特點，在以上設計準則下，飽和蒸汽輪機發(fā)電機組具有以下特征:
[0048]1.飽和蒸汽輪機發(fā)電機組包含三級汽缸，分別為高壓汽缸211、中壓汽缸221及低壓汽缸231 ;其中，高壓汽缸211的入口為煤氣余熱鍋爐100產生的高壓飽和蒸汽，中壓汽缸221及低壓汽缸231的入口為過熱蒸汽；米用飽和蒸汽輪機發(fā)電的方式，一方面符合煤氣余熱鍋爐產生的蒸汽的特點，將高溫煤氣的熱量進行了有效利用，另一方面，可避免由于額外設置過熱面而引起的安全隱患增大以及造價增加的問題。
[0049]2.高壓、中壓及低壓汽缸問設置有汽水分離器及再熱器；其中，高壓汽缸211的出口與第一汽水分離器212相連，而后第一汽水分離器212的氣側出口與第一再熱器213及第二再熱器214相連，用于中壓蒸汽的過熱；中壓汽缸221的出口與第二汽水分離器222相連，并第二在汽水分離器222氣側出口設有第三再熱器223用于低壓蒸汽的過熱；
[0050]3.飽和蒸汽輪機發(fā)電機組的給水處理及加熱系統(tǒng)包含冷凝器241，冷凝水泵242，第一低壓給水加熱器243及第二低壓給水加熱器244，一級除氧器245，兩級高壓給水加熱器246及247，鍋爐給水泵248 ;其中，低壓給水加熱器243的熱源為中低溫煤氣冷卻過程中的所釋放的熱量，其氣側入口與氣化島低溫煤氣相連；其中，第一低壓給水加熱器采用氣水換熱器的設置，可有效利用氣化島中低溫煤氣的余熱，避免了此部分熱量的浪費，提高了系統(tǒng)的綜合能量利用率。
[0051 ] 4.高壓汽缸211及中壓汽缸221均設有抽汽口，可抽取適合參數的中、低壓蒸汽供給氣化島其他單元；在連接煤氣余熱鍋爐100及高壓汽缸211的蒸汽管路上設有抽汽口，可抽取部分高壓蒸汽用于中低壓蒸汽過熱及給水預熱等。通過在不同的位置設置抽汽口的方式，可以直接從本實用新型所提出的系統(tǒng)中抽取不同參數等級的蒸汽，滿足了氣化島不同單元的工藝蒸汽需求。
[0052]基于上述特征，本實施例應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中飽和蒸汽輪機發(fā)電機組200包括:高壓蒸汽輪機部分、中壓蒸汽輪機部分、低壓蒸汽輪機部分和給水處理及加熱系統(tǒng)。
[0053]請參照圖1，該高壓蒸汽輪機部分包括:高壓汽缸211、第一汽水分離器212、第一再熱器213和第二再熱器214。其中，高壓汽缸211，其進汽口連接至煤氣余熱鍋爐100的蒸汽出口，用于利用煤氣余熱鍋爐100的高壓蒸汽發(fā)電。在連接煤氣余熱鍋爐100與高壓汽缸211的管路上設置抽汽口，高壓汽缸211的中部設置抽汽口。第一汽水分離器212，其進汽口連接至高壓汽缸211的排汽口，用于分離由高壓汽缸排出的蒸汽中的水。第一再熱器213，其冷側入口與第一汽水分離器212的蒸汽出口相連接，其熱側入口與高壓汽缸211中部的抽汽口相連接。第二再熱器214，其冷側入口與第一再熱器213的冷側出口相連接，其冷側出口與中壓汽缸的進汽口相連接，其熱側入口與連接煤氣余熱鍋爐100及高壓汽缸211管路上設置的抽汽口相連接。第一再熱器213和第二再熱器214共同對第一汽水分離器212輸出的蒸汽進行再次加熱。
[0054]需要說明的是，煤氣余熱鍋爐100所產生總蒸汽流量并非全部流入高壓汽缸211，流入高壓汽缸211進汽口的蒸汽流量約占由煤氣余熱鍋爐100所產生總蒸汽流量的70 % -95 %。此外，在連接第二再熱器214和中壓汽缸221之間的管路上設置將部分蒸汽抽出的抽汽口，由該抽汽口抽出的蒸汽可以用于氣化島中氣化爐、煤氣變換過程及合成等單
J Li ο
[0055]請參照圖1，中壓蒸汽輪機部分，包括:中壓汽缸221、第二汽水分離器222和第三再熱器223。其中，中壓汽缸221，其進汽口連接至高壓蒸汽輪機部分的再熱器組的冷側出口相連接，用于利用經過汽水分離和再次加熱的高壓汽缸排出蒸汽再次發(fā)電。第二汽水分離器222，其進汽口連接至中壓汽缸221的排汽口，用于分離由中壓汽缸221排出的蒸汽中的水。第三再熱器223，其熱側入口與煤氣余熱鍋爐100與高壓汽缸連接管路上的抽汽口相連接，其冷側入口與第二汽水分離器222的蒸汽出口相連接，其冷側出口與低壓汽缸進汽口相連接，用于對第二汽水分離器222輸出的蒸汽進行再次加熱。
[0056]需要說明的是，中壓汽缸221的中部設置抽汽口，由該抽汽口抽出的蒸汽可以用于氣化島中煤氣凈化等單元。
[0057]請參照圖1，低壓蒸汽輪機部分，包括:低壓汽缸231，其進汽口連接至中壓蒸汽輪機部分的再熱器組的冷側出口。
[0058]請參照圖1，飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)還包括:給水處理及加熱系統(tǒng)。該給水處理及加熱系統(tǒng)包括:冷凝器241，其入口連接至低壓汽缸的排汽口 ；對冷凝水加壓的冷凝水泵242，其入口與冷凝器241的出口相連接；由至少一低壓給水加熱器組成的低壓給水加熱器組，其進水口連接于冷凝水泵242的出口 ；除氧器245，其進水管路包含至少3個進水口，該3個進水口分別與低壓給水加熱器組的出水口、第一汽水分離器212及第二汽水分離器213的水出口相連接，其進汽口與位于中壓汽缸221和第二汽水分離器222之問管路上的抽汽口相連接；鍋爐給水泵248，其進口與除氧器245的出水口相連；由至少一高壓給水加熱器組成的高壓給水加熱器組，其進水口連接于鍋爐給水泵248的出口，其出水口連接于煤氣余熱鍋爐100的水側進口。
[0059]其中，低壓給水加熱器組包括:第一低壓給水加熱器243，為氣水換熱器，其熱源為中低溫煤氣冷卻過程中產生的熱量，其進水口連接于冷凝水泵242的出口 ；第二低壓給水加熱器244，其進水口連接于第一低壓給水加熱器243的出水口，其出水口連接至除氧器245的進水管路，其進汽口與位于中壓汽缸221和第二汽水分離器222之間管路上的抽汽口相連接。
[0060]其中，高壓給水加熱器組包括:第一高壓給水加熱器246，其進水口連接于鍋爐給水泵248的出口，其進汽口連接于第一再熱器213的熱側出口 ；第二高壓給水加熱器247，其進水口連接于第一高壓給水加熱器246的出水口，其出水口連接于煤氣余熱鍋爐100的水側入口，其進汽口連接于第二換熱器214及第三換熱器223的熱側出口。
[0061]以下介紹本實施例飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)的工作原理。
[0062]請參照圖1，本實用新型中煤氣余熱鍋爐100煙氣側入口為來自氣化爐的高溫粗煤氣Al (3MPa，1350°C )，出口為約350°C的粗煤氣A2通往氣化爐下游的除塵單元。蒸汽側出口為高壓飽和蒸汽BI (10MPa,311°C )，大部分蒸汽B2通往高壓汽缸211，少部分B3用于高壓汽缸211及低壓汽缸231的排汽再熱而后通往高壓給水加熱器246及247用于加熱高壓給水。高壓汽缸211出口的中壓濕蒸汽(壓力4MPa，濕度88%)，進入第一汽水分離器212，分離出其中的水后，中壓蒸汽依次經過兩級再熱器213及214，由抽取自煤氣余熱鍋爐100出口及高壓汽缸211的高壓高溫蒸汽加熱成為中壓過熱蒸汽(4MPa，296°C )，而后進入中壓汽缸221。中壓汽缸221出口的低壓濕蒸汽(壓力0.4MPa，濕度93% )經第二汽水分離器222后進入再熱器223，由來自于煤氣余熱鍋爐100出口的部分高壓高溫蒸汽加熱成為過熱蒸汽，而后進入低壓汽缸231。第二汽水分離器222分離出的液態(tài)水進入除氧器245。低壓汽缸231出口的濕蒸汽(0.06MPa，濕度94% )進入冷凝器241，完全冷凝為液態(tài)水，而后經冷凝水泵242加壓后進入第一低壓給水加熱器243進行冷凝水預熱，其熱源為煤氣A3的低溫余熱。出第一低壓給水加熱器243后的水進入第二低壓給水加熱器244，進一步加熱后進入除氧器245。除氧器245所需的熱量由抽取自中壓汽缸出口的低壓蒸汽提供。除氧器245出口的水由給水泵248加壓至高壓后，經兩級高壓給水加熱器246及247加熱至過冷度為10°C的高壓水(10MPa，30rC )，作為煤氣余熱鍋爐100的給水。兩級高壓給水加熱器的熱源為具有一定含濕量的高壓蒸汽。
[0063]在獨立氣化島中，氣化爐、煤氣變換、合成等單元所需要的中壓蒸汽可由二級再熱器214與中壓汽缸221連接的管路上抽取(流股Cl)，煤氣凈化過程所需的低壓蒸汽可由中壓汽缸221抽取(流股C2)。
[0064]附圖1所示煤氣余熱鍋爐100蒸汽側出口流股BI分為B2及B3兩部分，其中，B3部分的流量確定由第二及第三再熱器所需的熱量確定，保證各再熱器的接近點溫差大于10°c，通常B3流股的流量約占BI的5% -30%。
[0065]需要說明的是，在以上所述及的汽水循環(huán)系統(tǒng)的描述中，“高壓汽缸”進口對應的蒸汽壓力范圍為7-15MPa，“中壓汽缸”進口對應的蒸汽壓力范圍為3-6MPa 低壓汽缸”進口對應的蒸汽壓力小于0.6MPa;“高溫”、“中溫”及“低溫”蒸汽對應高壓、低壓及中壓飽和蒸汽所對應的飽和溫度，其中“高溫”蒸汽對應的溫度范圍為325-286°C，“中溫”蒸汽對應的溫度范圍為234-276? ;“低溫”蒸汽對應的為小于160°C的蒸汽。此外，在所述及的煤氣冷卻過程的描述中，高溫高壓煤氣指壓力高于3MPa，溫度高于950攝氏度的煤氣，中低溫煤氣指溫度160°C _350°C的煤氣。
[0066]以下介紹一應用本實施例蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)改造GE公司PG9351FA天然氣聯(lián)合循環(huán)電站的實例。圖2為應用圖1所示實施例蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)改造電站流程示意圖。
[0067]在附圖2中，標明了氣化島與本實用新型提出的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)的氣體及蒸汽的連接點。輸運床氣化爐產生的高溫煤氣Al進入飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中的煤氣余熱鍋爐進氣端，在煤氣余熱鍋爐中冷卻至350°C的粗煤氣A2進入煤氣除塵單元。除塵后的煤氣進一步經過氣氣換熱器降溫，而后進入COS水解單元。水解后煤氣A3溫度約為180°C，進入飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中的低溫換熱器進氣端，通過余熱冷凝水將煤氣的溫度進一步降低。降溫后的煤氣A4進入NHD脫硫單元進行脫硫。脫硫后的凈煤氣經預熱后進入燃氣輪機的燃燒室。在改造IGCC電站中，氣化爐所需的蒸汽從飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)中壓汽缸的進汽端前的管路抽取(流股Cl)。NHD脫硫單元中，吸收劑再生所需要消耗的蒸汽從飽和蒸汽輪機發(fā)電機組中壓汽缸抽取(流股C2)。
[0068]由附圖2可見，改造后的IGCC電站氣化島與燃機島之間除燃料接口外，并無蒸汽的連接。氣化島保持獨立，所產生的蒸汽被飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)所消納，并可滿足自身的工藝蒸汽消耗。
[0069]本實施例所用的氣化煤種采用大同煙煤，其成分及熱值見表1。
[0070]表1原料煤成分及熱值
[0071]
【權利要求】
1.一種應用于獨立氣化島的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括: 將高溫煤氣熱量轉化為飽和蒸汽的煤氣余熱鍋爐(100)，其煙氣側與高溫煤氣相連；以及 使用所述飽和蒸汽進行發(fā)電的蒸汽輪機發(fā)電機組(200)，其包括N個級聯(lián)的蒸汽輪機部分，其中2 < NS 5。
2.根據權利要求1所述的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽輪機發(fā)電機組(200)包括: 第一蒸汽輪機部分，包括: 第一汽缸(211)，其進汽口連接至所述煤氣余熱鍋爐(100)的蒸汽出口 ； 第一汽水分離器(212)，其進汽口連接至所述第一汽缸(211)的排汽口 ； 由至少一再熱器組成的再熱器組，其冷側入口與所述第一汽水分離器(212)的蒸汽出口相連接； 第二蒸汽輪機部分，包括: 第二汽缸(221)，其進汽口連接至第一蒸汽輪機部分的再熱器組的冷側出口相連接； 第二汽水分離器(222)，其進汽口連接至所述第二汽缸(221)的排汽口 ； 由至少一再熱器組成的`再熱器組，其冷側入口與所述第二汽水分離器(222)的蒸汽出口相連接； 第三蒸汽輪機部分，包括: 第三汽缸(231)，其進汽口連接至第二蒸汽輪機部分的再熱器組的冷側出口。
3.根據權利要求2所述的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在連接所述煤氣余熱鍋爐(100)與所述第一汽缸(211)的管路上設置抽汽口 ；所述第一汽缸(211)的中部設置抽汽口 ；所述第一蒸汽輪機部分的再熱器組包括: 第一再熱器(213)，其冷側入口與所述第一汽水分離器(212)的蒸汽出口相連接，其熱側入口與第一汽缸(211)中部的抽汽口相連接；以及 第二再熱器(214)，其冷側入口與所述第一再熱器(213)的冷側出口相連接，其冷側出口與第二汽缸(221)的進汽口相連接，其熱側入口與連接煤氣余熱鍋爐(100)及第一汽缸(211)管路上設置的抽汽口相連接。
4.根據權利要求3所述的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，流入所述第一汽缸(211)進汽口的蒸汽流量約占由所述煤氣余熱鍋爐(100)所產生總蒸汽流量的70%-95%。
5.根據權利要求3所述的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在連接所述第二再熱器(214)和所述第二汽缸(221)之間的管路上設置將部分蒸汽抽出并向外提供的抽汽口。
6.根據權利要求3所述的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第二蒸汽輪機部分中，所述再熱器組包括: 第三再熱器(223)，其熱側入口與所述煤氣余熱鍋爐(100)與第一汽缸連接管路上的抽汽口相連接，其冷側入口與第二汽水分離器(222)的蒸汽出口相連接，其冷側出口與所述第三汽缸(231)的進汽口相連接。
7.根據權利要求6所述的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括:給水處理及加熱系統(tǒng)，該給水處理及加熱系統(tǒng)包括: 冷凝器(241)，其入口連接至第三汽缸(231)的的排汽口 ；對冷凝水加壓的冷凝水泵(242)，其入口與冷凝器(241)的出口相連接； 由至少一低壓給水加熱器組成的低壓給水加熱器組，其進水口連接于所述冷凝水泵(242)的出口 ； 除氧器(245)，其進水管路包含至少3個進水口，該3個進水口分別與所述低壓給水加熱器組的出水口、所述第一汽水分離器(212)及第二汽水分離器213的水出口相連接，其進汽口與位于所述第二汽缸(221)和第二汽水分離器(222)之間管路上的抽汽口相連接； 鍋爐給水泵(248)，其進口與所述除氧器(245)的出水口相連； 由至少一高壓給水加熱器組成的高壓給水加熱器組，其進水口連接于所述鍋爐給水泵(248)的出口，其出水口連接于所述煤氣余熱鍋爐(100)的水側進口。
8.根據權利要求7所述的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓給水加熱器組包括: 第一低壓給水加熱器(243)，為氣水換熱器，其熱源為中低溫煤氣冷卻過程中產生的熱量，其進水口連接于所述冷凝水泵(242)的出口； 第二低壓給水加熱器(244)，其進水口連接于所述第一低壓給水加熱器(243)的出水口，其出水口連接至除氧器(245)的進水管路，其進汽口與位于所述第二汽缸(221)和第二汽水分離器(222)之間管路上的抽汽口相連接。
9.根據權利要求7所述的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓給水加熱器組包括: 第一高壓給水加熱器(`246)，其進水口連接于所述鍋爐給水泵(248)的出口，其進汽口連接于所述第一再熱器(213)的熱側出口 ； 第二高壓給水加熱器(247)，其進水口連接于所述第一高壓給水加熱器(246)的出水口，其出水口連接于所述煤氣余熱鍋爐(100)的水側入口，其進汽口連接于所述第二再熱器(214)及第三再熱器(223)的熱側出口。
10.根據權利要求2至9中任一項所述的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第二蒸汽輪機部分中，所述第二汽缸(221)的中部設置將部分蒸汽抽出并向外提供的抽汽口。
11.根據權利要求2至9中任一項所述的飽和蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一汽缸為高壓汽缸；所述第二汽缸為中壓汽缸；所述第三汽缸為低壓汽缸。
【文檔編號】F01K11/02GK203626905SQ201320689552
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權日:2013年11月4日
【發(fā)明者】遲金玲, 趙麗鳳, 王波, 張士杰, 肖云漢, 李振 申請人:中國科學院工程熱物理研究所